CN113597929A - 带有表型平台的温室系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有表型平台的温室系统，包括：植物生长辅助单元：包括作物种植组件和生长环境调节组件；中央成像单元：包括成像箱；表型解析单元：对成像箱得到的数据进行分析，并存储到表型数据库；控制单元：控制中央成像单元和植物生长辅助单元。本发明的有益效果是：通过对采集的图像数据进行表型分析并存储，可以获取多尺度、多生境、多源异构植物表型海量数据，为相关作物的基础研究提供支撑。

Description

带有表型平台的温室系统

技术领域

本发明涉及温室技术领域，特别是带有表型平台的温室系统。

背景技术

植物表型组学通过集成自动化平台装备和信息化技术手段，获取多尺度、多生境、多源异构植物表型海量数据，从组学高度系绒深入地挖掘“基因-表型-环境”内在关系，全面揭示特定生物性状的形虑机制。当前，植物表型组学已成为国际上农业科学和生合科学研容的制高点,通讨建设植物表型高通量采集平台设施，系统获取高时序的植物表型大数据,构建植物表型组大数据管理系统，进而探明植物基因型-表刑-环境之间的关系，已经成为植物资源高效利用分析、品种认知、数字育种和智慧栽培管理的优先工作内容。

欧洲、美国、日本、澳大利亚等发达国家已先后建立了众多的植物表型组研究基础设施，我国政府也十分重视植物表型研究的基础设施建设和资源统筹，南京农业大学、中国农业大学、中国农科院、华中农业大学、国家农业信息化工程技术研究中心等单位也先后建立了植物表型高通量获取平台，并在植物表型组研究中发挥了关键作用，建设温室植物表型高通量采集平台设施对于开展面向大西北干旱半千旱地区节水耐旱品种选育与良种良法和智慧生产管理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有温室无法完成作物表型采集及分析的缺点，提供带有表型平台的温室系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

带有表型平台的温室系统，包括：

植物生长辅助单元：包括作物种植组件和生长环境调节组件；

中央成像单元：包括成像箱；

表型解析单元：对成像箱得到的数据进行分析，并存储到表型数据库；

控制单元：控制中央成像单元和植物生长辅助单元。

作为优选的，所述控制单元包括设置在作物种植组件上方的X轴导轨、在X轴导轨上移动的Y轴导轨、以及在Y轴导轨上移动的轨道车，所述轨道车通过升降装置连接有成像箱。

作为优选的，所述轨道车上设置有生长环境调节组件，所述生长环境调节组件包括多节依次可拆卸连接的调节单元，所述作物种植组件上方设置有用于支撑调节单元的搁置架。

作为优选的，所述调节单元包括温度调节单元和/或水肥调节单元，所述调节单元包括工作箱，所述工作箱一侧设置有与相邻调节单元连接的连接柱，另一侧设置有与相邻调节单元连接柱相适配的连接槽。

作为优选的，所述工作箱一侧设置有固定板，所述固定板靠近工作箱的一侧设置有推杆，所述推杆的活动端设置有活动板，所述连接柱设置在活动板上，且所述固定板上设置有用于连接柱穿过的避让孔。

作为优选的，所述连接槽内设置有磁性涂层，所述连接柱与连接槽内的磁性涂层通过磁力连接。

作为优选的，所述连接柱末端设置有导向部，所述导向部沿远离活动板的方向，截面逐渐减小。

作为优选的，所述活动板上设置有通孔，所述固定板上设置有穿过通孔的限位杆，所述限位杆末端设置有限位块。

作为优选的，所述温度调节单元包括加热室和设置在加热室内的换热装置，所述加热室上设置有进气通道和出气通道，所述出气通道内设置有开口向下的U形档板，所述U形档板和出气通道侧壁形成两个分散气道。

本发明具有以下优点：

本发明通过对采集的图像数据进行表型分析并存储，可以获取多尺度、多生境、多源异构植物表型海量数据，为相关作物的基础研究提供支撑。

通过X轴导轨、Y轴导轨以及升降装置的配合，使得成像箱可以在立体空间内自由移动，必要时可以在轨道车和升降装置之间设置转动机构，增加成像箱的自由度，实现对作物表型图像的采集。

本申请中生长环境调节组件的多个调节单元可以依次脱离轨道车，停留在搁置架上。对于温室较大的情况，温室内各部分环境参数可能相差较大的情况，可根据局部情况分片调节。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图。

图2 为本发明一种实施例中温室的结构示意图。

图3 为本发明另一种实施例中轨道车和调节单元的结构示意图。

图4 为本发明相邻调节单元脱离时的结构示意图。

图5 为为本发明相邻调节单元连接时的结构示意图。

图6 为活动板和连接柱的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种带有表型平台的温室系统，如图1所示，包括：

植物生长辅助单元：包括作物种植组件4和生长环境调节组件5；

中央成像单元：包括成像箱；

表型解析单元：对成像箱得到的数据进行分析，并存储到表型数据库；

控制单元：控制中央成像单元和植物生长辅助单元。

本实施例中作物种植组件4主要包括作物培育、生长装置，包括作物育苗床、生长架或花盆等，提供植物生长所需的土壤或培养液等，为作物生长提供空间；生长环境调节组件5可以包括温度调节设备、湿度调节设备、水肥调节设备或光照调节设备等，将环境调整到作物事宜生长的环境。

中央成像单元主要包括成像箱，成像箱内可以设置高分辨率工业相机、数据采集控制模块、数据传输模块，若条件允许，还可以有选择的设置深度相机模块、多光谱模块、热红外模块等提高采集图像质量，另外，可以设置有数据存储模块。

表型解析单元可以包括通用表型分析模块、计算模块、解析控制模块，将成像箱得到的数据进行解析后，将数据存储到表型数据库内。

控制单元主要控制中央成像单元的移动，移动到指定位置时，控制中央成像单元开始工作，进行图像的采集、传输和存储；另一方面，控制单元根据预设的作物生长的环境参数，对温室内的温度、湿度、水肥等参数进行调整。

本实施例中，所述控制单元可以包括设置在作物种植组件4上方的X轴导轨、在X轴导轨上移动的Y轴导轨、以及在Y轴导轨1上移动的轨道车，所述轨道车2通过升降装置连接有成像箱3，如图2所示。

通过X轴导轨、Y轴导轨1以及升降装置的配合，使得成像箱3可以在立体空间内自由移动，必要时可以在轨道车2和升降装置之间设置转动机构，增加成像箱3的自由度，实现对作物表型图像的采集。

本实施例中，所述轨道车2上可以设置有生长环境调节组件5，所述生长环境调节组件5包括多节依次可拆卸连接的调节单元6，所述作物种植组件4上方设置有用于支撑调节单元6的搁置架7，如图3所示。

生长环境调节组件5设置在轨道车2上，可以在轨道车2的带动下在温室内沿搁置架7移动。本实施例中的生长环境调节组件5的多个调节单元6可以依次脱离轨道车2，停留在搁置架7上。对于温室较大的情况，温室内各部分环境参数可能相差较大，例如会存在局部温度过高或过低的情况，此时可以根据温室内温度分布的情况，在温度与预设值相差较大处多设置温度调节设备，在温度符合预设值或与预设值比较接近的位置不设或少设置温度调节设备，从而能够实现温度调节设备的高效、合理布局。其他种类的生长环境调节组件5设置原理同温度调节设备的设置。

本实施例中，所述调节单元6可以包括温度调节单元6和/或水肥调节单元6，所述调节单元6包括工作箱15，所述工作箱15一侧设置有与相邻调节单元6连接的连接柱9，另一侧设置有与相邻调节单元6连接柱9相适配的连接槽10。

调节单元6可以包括但不限于温度调节和水肥调节，其中的工作箱15是调节单元6的工作主体，对于需要用电的工作箱15可以通过电线直接连接在电源，但需要注意电源线会在搁置架7和电源之间，需要避免电源线的缠绕。

相邻调节单元6之间通过连接柱9和连接槽10可拆卸连接， 当轨道车2缩到之处需要调节单元6时，控制单元控制连接柱9脱离连接槽10，末端的调节单元6脱离轨道车2，停留在搁置架7上。

本实施例中，所述工作箱15一侧可以设置有固定板8，所述固定板8靠近工作箱15的一侧设置有推杆，所述推杆12的活动端设置有活动板11，所述连接柱9设置在活动板11上，且所述固定板8上设置有用于连接柱9穿过的避让孔，如图4-6所示。

当调节单元6需要脱离时，控制单元可以控制对应调节单元的推杆，推杆12推动活动板11，连接柱9会跟随活动板11退出连接槽10，收回到固定板8靠近活动板11的一侧，从而实现末端指定个数的调节单元6脱离。当需要调节单元6接合时，只需要启动推杆12将活动板11向靠近固定板8的方向拉动，此时连接柱9会逐渐伸出固定板8，伸入到连接槽10内，实现调节单元6的对接。

本实施例中，由于作物种植时时按照一定的行间距和列间距进行的，所以本实施例中的轨道车2在控制单元的控制下，只会停留在指定的点上，所以调节单元6也只可能会停留在搁置架7的指定位置，所以调节单元6的脱离、对接也可以根据需要设置或不设置限位结构。

本实施例中，所述连接槽10内可以设置有磁性涂层，所述连接柱9与连接槽10内的磁性涂层通过磁力连接，使得相邻调节单元6连接的更加稳定。

本实施例中，所述连接柱9末端可以设置有导向部14，所述导向部14沿远离活动板11的方向，截面逐渐减小，即便是存在轨道，相邻的调节单元6可能会有微小的位移，设置导向部14可以方便连接柱9和连接槽10的对接。

本实施例中，所述活动板11上可以设置有通孔，所述固定板8上设置有穿过通孔的限位杆13，所述限位杆13末端设置有限位块，限位杆13和通孔起到对活动板11的限位作用，使得活动板11只能够沿一个维度往复移动。

本实施例中，所述温度调节单元6可以包括加热室和设置在加热室内的换热装置，所述加热室上设置有进气通道和出气通道，所述出气通道内设置有开口向下的U形档板，所述U形档板和出气通道侧壁形成两个分散气道。

当调节单元6为温度调节组件时，由于热风直接吹响作物会影响作物的生长，所以设置U形挡板，使得热风避开作物，吹到作物两侧的间隙或过道上。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.带有表型平台的温室系统，其特征在于，包括：

植物生长辅助单元：包括作物种植组件和生长环境调节组件；

中央成像单元：包括成像箱；

表型解析单元：对成像箱得到的数据进行分析，并存储到表型数据库；

控制单元：控制中央成像单元和植物生长辅助单元。

2.根据权利要求1所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述控制单元包括设置在作物种植组件上方的X轴导轨、在X轴导轨上移动的Y轴导轨、以及在Y轴导轨上移动的轨道车，所述轨道车通过升降装置连接有成像箱。

3.根据权利要求2所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述轨道车上设置有生长环境调节组件，所述生长环境调节组件包括多节依次可拆卸连接的调节单元，所述作物种植组件上方设置有用于支撑调节单元的搁置架。

4.根据权利要求3所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述调节单元包括温度调节单元和/或水肥调节单元，所述调节单元包括工作箱，所述工作箱一侧设置有与相邻调节单元连接的连接柱，另一侧设置有与相邻调节单元连接柱相适配的连接槽。

5.根据权利要求4所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述工作箱一侧设置有固定板，所述固定板靠近工作箱的一侧设置有推杆，所述推杆的活动端设置有活动板，所述连接柱设置在活动板上，且所述固定板上设置有用于连接柱穿过的避让孔。

6.根据权利要求4所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述连接槽内设置有磁性涂层，所述连接柱与连接槽内的磁性涂层通过磁力连接。

7.根据权利要求5所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述连接柱末端设置有导向部，所述导向部沿远离活动板的方向，截面逐渐减小。

8.根据权利要求5所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述活动板上设置有通孔，所述固定板上设置有穿过通孔的限位杆，所述限位杆末端设置有限位块。

9.根据权利要求4所述的带有表型平台的温室系统，其特征在于：所述温度调节单元包括加热室和设置在加热室内的换热装置，所述加热室上设置有进气通道和出气通道，所述出气通道内设置有开口向下的U形档板，所述U形档板和出气通道侧壁形成两个分散气道。

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